化學(xué)魯科版必修1 第4章第2節(jié)鋁金屬材料 學(xué)案（2）

1、.知識(shí)巧學(xué)升華 一、鋁與鋁合金 1認(rèn)識(shí)鋁及其化合物 1金屬的通性 金屬的物理性質(zhì)：金屬的一般特性是具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性等。導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最好的金屬是Ag。延展性最好的金屬是Au，Au可以壓成非常薄的金箔。 金屬的化學(xué)性質(zhì)：a金屬能跟非金屬發(fā)生反響生成鹽或氧化物。如： 2NaCl22NaCl3Fe2O2Fe3O42MgO22MgO b金屬能跟鹽發(fā)生置換反響，如：Cu2AgNO3CuNO322Ag 2Al3CuSO4Al2SO433Cu 復(fù)原劑 Cu2AgNO3CuNO322Ag 復(fù)原劑 c金屬能跟酸發(fā)生置換反響，如：ZnH2SO4ZnSO4H2 Mg2HClMgCl2H2 要點(diǎn)提示 注意此

2、處空半格金屬在反響中化合價(jià)均升高，失電子是復(fù)原劑。 2鋁的物理性質(zhì)：鋁密度小，具有銀白色光澤，是電和熱的良導(dǎo)體，具有延展性。 色態(tài)：銀白色固體。熔、沸點(diǎn)：熔點(diǎn)：660 ，沸點(diǎn)：2 467 。硬、密度：硬度較小，密度較小。 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：僅次于Ag、Cu、Au。 密度：Na、Mg、Al密度都小于4.5 gcm3，都是輕金屬。 3鋁的化學(xué)性質(zhì) 常溫下的穩(wěn)定性：常溫下，Al與O2發(fā)生反響，外表生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，阻止了內(nèi)部金屬的進(jìn)一步氧化。 金屬鋁的復(fù)原性：a跟氧氣反響、鋁熱反響 實(shí)驗(yàn)記錄： 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容#實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象#結(jié)論或化學(xué)方程式 Al+O2#Al在O2中燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白煙和白色固

3、體#4Al+3O22Al2O3 Al+Fe2O3#反響放出大量的熱，發(fā)出耀眼的光輝，生成熔融物，燒穿漏斗落入沙中#2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 要點(diǎn)提示 火柴快要燃盡時(shí)，才能把Al片放入O2中，以免火柴耗O2。 鋁熱反響中KClO3是Mg條燃燒的供O2劑，以使Mg條快速燃燒，產(chǎn)生高溫。 b鋁跟酸、堿的反響 4AlOH3跟酸、堿溶液的反響實(shí)驗(yàn)內(nèi)容反響現(xiàn)象結(jié)論或化學(xué)方程式Al2SO43+氨水生成白色膠狀沉淀Al2 SO43+6NH3H2O2AlOH3+3NH42SO4AlOH3+HClaqAlOH3固體溶解AlOH3+3HClAlCl3+3H2OAlOH3+NaOHaqAlOH3固體溶解A

4、lOH3+NaOHNaAlOH4 AlOH3既能凝聚水中的懸浮物，又能吸附色素，因此可用于水的凈化。 AlOH3+3H+Al3+3H2OAlOH3+OHAlOH4四羥基合鋁酸根離子 5Al2O3跟酸、堿溶液的反響: Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O 要點(diǎn)提示 Al2O3為兩性氧化物，既能與強(qiáng)酸反響生成鹽和水，也能與強(qiáng)堿反響生成鹽和水，AlOH3是兩性氫氧化物，既能溶于強(qiáng)酸，也能溶于強(qiáng)堿。 2鋁合金及其制品 1鋁合金的性能一般優(yōu)于純金屬。 2鋁合金易形成致密的氧化物保護(hù)膜，具有一定的抗腐蝕才能。 3鋁合金密度小、強(qiáng)度高、塑性好、本錢(qián)低。 4

5、鋁合金用處廣泛：可用于車(chē)輪骨架、計(jì)算硬盤(pán)抽取盒、飛機(jī)構(gòu)件等。 鋁的用處 二、金屬與金屬材料 1金屬的分類 1黑色金屬：Fe、Cr、Mn及其合金外表常有呈灰黑色的氧化物，故稱黑色金屬。 2有色金屬分9大類：重金屬：銅、鉛、鋅等；輕金屬：鋁、鎂等；輕稀有金屬：鋰、鈹?shù)?；難熔稀有金屬：鎢、鈦等；稀散金屬：鎵、鍺等；稀土金屬：鈧、釔等；放射性金屬：鐳、錒等；貴金屬：金、銀、鉑等；堿金屬：鉀、鈉等。金、銀是貴金屬，銅是重金屬。 2重要的黑色金屬材料鋼鐵 1生鐵：硬度大，質(zhì)脆、不易加工，含C量高。 2鋼：性能優(yōu)于生鐵、含C量低，易銹蝕。 3不銹鋼：含Cr、Ni等元素的鋼材。Cr元素能使鋼材外表形成致密且鞏

6、固的氧化物保護(hù)膜；Ni元素使鋼材在多種酸、堿、鹽水溶液里具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。 3幾種有色金屬材料金、銀、銅 1Au、Ag、Cu的主要物理性質(zhì)AuAgCu色澤黃色銀白色紫紅色硬度較小，AuAgCu延展性AuAgCu導(dǎo)電導(dǎo)熱性AgCuAu密度AuAgCu 2Au、Ag、Cu的化學(xué)性質(zhì) Au、Ag、Cu都是不活潑金屬，化學(xué)穩(wěn)定性：AuAgCu。 Cu的化學(xué)性質(zhì)： 銅的銹蝕： 加熱或點(diǎn)燃條件下，銅跟非金屬的反響：2Cu+O22CuO Cu+SCu2S 3含Cu化合物間的互相轉(zhuǎn)化 +O2 5H2O+5H2O Cu2CO3+H2O+CO2 4Au、Ag、Cu的應(yīng)用 Au的應(yīng)用 Ag的應(yīng)用 Cu

7、的應(yīng)用 5將來(lái)的鋼鐵鈦Ti 鈦外表易形成致密的氧化物保護(hù)膜，抗蝕力強(qiáng)。鈦具有熔點(diǎn)高、硬度大、可塑性強(qiáng)、密度小等優(yōu)點(diǎn)。地殼中，鈦具有豐富的儲(chǔ)量。鈦應(yīng)用范圍廣泛：可用于制造飛機(jī)、飛船、火箭、導(dǎo)彈、艦艇、化工設(shè)備、紡織設(shè)備、醫(yī)療器械等，還可以制成“人造骨骼。鈦的冶煉技術(shù)決定著鈦的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。鈦繼鐵、鋁之后，被稱為“第3金屬。問(wèn)題思路探究 問(wèn)題1 AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，有什么觀象？NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，有什么現(xiàn)象？ 思路:試劑滴加順序不同，發(fā)生的反響不同，反響現(xiàn)象那么不同，類似的還有：Na2CO3與HCl。主要考慮物質(zhì)的過(guò)量問(wèn)題。 探究:AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先生成

8、白色沉淀，隨著NaOH溶液的滴入，沉淀逐漸增多，然后逐漸減少，最后消失。反響的化學(xué)方程式AlCl3+3NaOHAlOH3+3NaCl， AlOH3+NaOHNaAlO2+H2O NaOH中滴加AlCl3溶液，開(kāi)場(chǎng)無(wú)明顯現(xiàn)象，最后生成白色沉淀。 發(fā)生反響的化學(xué)方程式AlCl3+4NaOHNaAlO2+2H2O+3NaCl AlCl3+3NaAlO2+6H2O4AlOH3 問(wèn)題2 我們稱氧化鋁為兩性氧化物、氫氧化鋁為兩性氫氧化物，鋁和碳酸氫鈉都是既能和酸反響又能和堿反響，那么鋁和碳酸氫鈉是兩性物質(zhì)嗎？ 思路:兩性物質(zhì)是指既和酸反響生成鹽和水，又和堿反響生鹽和水的物質(zhì)。 探究:不是。因?yàn)殇X跟強(qiáng)堿溶液

9、反響是分三步進(jìn)展的： 第一步NaOH溶解鋁外表的氧化膜：Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O 第二步失去保護(hù)膜的鋁跟水反響：2Al+6H2O2AlOH3+3H2 第三步NaOH溶解AlOH3：AlOH3+NaOHNaAlO2+2H2O 將二、三兩步合并得2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 由以上反響可知，鋁并不直接和堿反響，強(qiáng)堿只起了溶解氧化膜和氫氧化鋁的作用，所以鋁不是兩性物質(zhì)，只是具有像NaHCO3那樣，既能和酸反響又能和堿反響的性質(zhì)。典題熱題新題 例1寫(xiě)出以下反響的化學(xué)方程式，并指出氧化劑和復(fù)原劑。 1鋁跟四氧化三鐵：_； 2鋁跟氧化銅：_； 3鋁跟氧化鎂：_。

10、解析：1金屬活動(dòng)順序表中，F(xiàn)e排在Al的后面，不如Al活潑，故Fe能被Al從其氧化物中置換出來(lái)： 2金屬活動(dòng)順序表中，Cu排在Al的后面不如Al活潑，也能被Al從其氧化物中置換出來(lái)： 3在金屬活動(dòng)順序表中，Mg排在Al的前面，Mg比Al活潑，Al不能把Mg從MgO中置換出來(lái)。 答案：1 2 3金屬活動(dòng)順序表中，Mg排在Al的前面，Mg比Al活潑，Al不能把Mg從MgO中置換出來(lái)。 深化升華 注意此處空半格此題是鋁熱反響的推廣，利用置換反響的原理書(shū)寫(xiě)方程式，根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，排在前面的金屬能把排在后面的金屬置換出來(lái),金屬鋁在反響中均作復(fù)原劑。 例2稱取兩份鋁粉，第一份參加足量的濃NaOHaq，

11、第二份參加足量的HClaq，假如放出等體積的氣體在同溫同壓下，那么兩份鋁粉的質(zhì)量之比為 A12B13C32D11 解析：此題有以下兩種解法。 方法1：計(jì)算法設(shè)生成氣體的質(zhì)量分別為1 g，那么 2Al2NaOH2H2O2NaAlO23H2 546 m1Al1 g m1Al=9 g 2Al6HCl2AlCl33H2 546 m2Al1 g m2Al=9 g m1Al=m2Al 方法2：推斷法不管是與NaOHaq反響，還是與HClaq反響，均是Al失去電子：Al3eAl3 復(fù)原產(chǎn)物都是H2，那么都有如下關(guān)系：2Al6e3H2 因此，雖然兩種反響不同，但只要放出H2的體積一樣，消耗Al的質(zhì)量就一樣。

12、答案：D 深化升華 注意此處空半格利用氧化復(fù)原反響，氧化劑得電子數(shù)和復(fù)原劑失電子數(shù)相等，兩個(gè)反響均是金屬鋁失去電子變成正三價(jià)的鋁，失電子數(shù)目一樣。正一價(jià)的氫得電子生成氫氣，得電子數(shù)目一樣。所以，產(chǎn)生氫氣的量一樣。兩種方法相比較，電子守恒法是簡(jiǎn)單快速解題方法。 例3向含nmol AlCl3的溶液中參加mmol NaOH溶液，觀察到的現(xiàn)象是先有白色沉淀生成，后部分溶解，那么生成AlOH3沉淀的物質(zhì)的量是 A4nmmolB4mnmol Cn3mmolD3mnmol 解析：沉淀部分溶解，所以反響生成的含鋁產(chǎn)物是AlOH3和NaAlO2。 反響的方程式可表示為 nAlCl3mNaOHxAlOH3yNaA

13、lO22yH2O每生成1個(gè)NaAlO2生成2個(gè)水 由Al物質(zhì)的量守恒得xy=n mol 由H守恒得3x4y=m mol 解上述兩方程聯(lián)立的方程組得：x=4nmmol。 答案：A 深化升華 Al3+和OH-反響，首先生AlOH3沉淀，OH-過(guò)量,AlOH3又溶解生成Al，所以，NaOH的量應(yīng)當(dāng)是生成沉淀AlOH3和溶解AlOH3所用的NaOH的和。Al、Al2O3、AlOH3都能跟酸作用，也都能跟堿作用；不溶性堿受熱都易發(fā)生分解反響。 例4CO2通入NaAlOH4aq中可能發(fā)生以下反響： 2NaAlOH4+CO2Na2CO3+2AlOH3+H2O NaAlOH4+CO2NaHCO3+AlOH3

14、又知，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)以下圖所示物質(zhì)之間的變化： 請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白： 1孔雀石的主要成分是Cu2 OH2CO3 堿式碳酸銅，受熱易分解，上圖中的F是_。 2明礬溶液與過(guò)量NaOH溶液反響的離子方程式是_。 3圖中所得G和D都為固體，混合后在高溫下發(fā)生反響，化學(xué)方程式為_(kāi)。 4分別寫(xiě)出B與HClaq和NaOHaq反響的離子方程式：_。 解析：1CuOH2受熱易分解，CuCO3受熱也易反響，于是CuOH2CuCO3的受熱分解反響可由CuOH2和CuCO3的受熱分解反響而疊加：CuOH2CuO+H2O 由題意，A為NaAlOH4aq，F(xiàn)為CuO、CO2之一，能與A發(fā)生反響，那么F為CO2，那么G為CuO。 2明礬溶液中的Al3+與過(guò)量的OH反響，生成AlOH4 Al3+4OHAlOH4 3根據(jù)題給反響，可知A與F，即NaAlOH4aq與CO2反響生成HAlOH3沉淀，此沉淀分解產(chǎn)物B為Al2O3，Al2O3電解得到D為Al，DAl與GCuO可發(fā)生鋁熱反響： 2AlOH3Al2O3+3H2O 2Al2O3熔 4Al+3O2 2Al+3CuOAl2O3+3Cu 4B為Al2O3，既能與HClaq，又能與NaOHaq發(fā)生反響，